WWW.INFO.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Интернет документы
 

«Контрольная работа по гидравлике Вариант 1 Выполнил: Иванов И. И. г. Барнаул 2017 г. Задача 1 Автоклав объемом 25,0 литров наполнен жидкостью и закрыт герметически. ...»

Алтайский государственный технический университет

им. И. И. Ползунова

Контрольная работа

по гидравлике

Вариант 1

Выполнил: Иванов И. И.

г. Барнаул

2017 г.

Задача 1

Автоклав объемом 25,0 литров наполнен жидкостью и закрыт герметически. Коэффициент температурного расширения жидкости = 64910-6 1/С, ее модуль упругости Е = 1,58109 Па.

Определить повышение давления p в автоклаве при увеличении температуры жидкости на величину Т = 40,5 С.

Объемной деформацией автоклава пренебречь.

Решение

Физическую суть явления можно пояснить следующим образом. Изменение объема V жидкости при изменении ее температуры характеризуется коэффициентом температурного расширения, при этом конечный объем V, который заняла бы жидкость, имеющая первоначальный объем V0 в свободном состоянии, при изменении температуры на Т может быть определен по формуле:

V = V0(1 + Т) = 0,025(1 + 64910-640,5) 0,0256571 (м3).

Т. е., если бы жидкость не была помещена в герметически закрытый автоклав, то ее объем увеличился бы на величину, пропорциональную коэффициенту объемного расширения:

V = V – V0 0,0256571 - 0,025 0,0006571 м3 (0,6571 л).

Поскольку в нашем случае жидкость помещена в герметичный и жесткий автоклав, то увеличение ее объема невозможно, поэтому при повышении температуры жидкости в герметичном сосуде будет нарастать давление. Если бы в автоклаве находилась идеальная (несжимаемая) жидкость, то зависимость давления от температуры определялась бы по закону Ж. Шарля. Но, поскольку жидкость реальная (сжимаемая), увеличение давления в результате повышения температуры можно определить с учетом коэффициента объемного сжатия v (коэффициента сжимаемости). Использование этого коэффициента при расчетах позволяет учитывать сжимаемость жидкости.

Сжимаемость (объемная сжимаемость, объемная упругость) – это способность реальной жидкости изменять объем при сжатии, т. е. под действием на нее давления. Объемная сжимаемость показывает, на какую величину изменится первоначальный объем жидкости при изменении оказываемого на нее давления на 1 Па.

Коэффициентом сжимаемости (объемного сжатия) называется отношение относительного изменения объема жидкости V/V к изменению давления p в автоклаве:

v = (V/V)/p = (V - V0)/Vp,

где V – объем жидкости после нагрева;

V0 – начальный объем жидкости (объем автоклава).

Величину, обратную объемной сжимаемости, называют модулем объемного сжатия или модулем упругости Е (Па):

Е = 1/v

Следует учитывать, что объемная сжимаемость не является постоянной характеристикой, она зависит от температуры жидкости и оказываемого на нее давления. Однако при давлениях, наиболее часто применяемых на практике в механизмах и устройствах, объемная сжимаемость жидкостей очень мала, и в обычных гидравлических расчетах ей пренебрегают, учитывая лишь в особых случаях, например, при расчетах некоторых гидроприводов, гидроавтоматики и явлениях гидравлического удара.

Исходя из приведенных выше формул, учитывающих расчетный температурный прирост объема жидкости и связанное с этим повышение давления в автоклаве, можно записать:

v = 1/Е = (V/V)/p = [V0 - V0(1 + Т) / V0(1 + Т)]/p = [1 - 1/(1 + Т)]/p,

откуда получаем:

p = Е[1 - 1/(1 + Т].

Анализ полученной формулы позволяет сделать вывод, что изменение давления жидкости, нагреваемой в герметичном сосуде, не зависит от объема этого сосуда (в нашем случае – автоклава).

Подставив в полученную формулу исходные данные задачи, получим прирост давления жидкости в автоклаве:

p = Е[1 - 1/(1 + Т] =

= 1,58109(1 – 1/(1 + 64910-640,5) = 40 465 884 Па 40,466 МПа.

Ответ:

Повышение давления p в автоклаве при нагреве находящейся в нем жидкости на 40,5 С составит 40,466 МПа.

Задача 2

Определить скорость v равномерного скольжения прямоугольной пластины (a b c) по наклонной плоскости под углом = 12, если между пластиной и плоскостью находится слой масла Индустриальное 12 толщиной = 0,4 мм.

Температура масла 30 С, плотность материала пластины = 800 кг/м3.

Размеры пластины: a = 580 мм; b = 450 мм; c = 12 мм.

Физические свойства масла Индустриального И-12А (справочная информация):

- плотность при Т = 20 С – не более 880 кг/м3 (принимаем для расчетов эту величину);

- кинематическая вязкость v (при Т = 40 С) – 13-17  мм2/с;

center3641090(для расчета принимаем кинематическую вязкость при Т= 30С - v = 18 мм2/с или v = 1810-6 м2/с).

Решение:

Данная задача может быть решена с использованием закона Ньютона для внутреннего трения жидкости и законов статики (условия равновесного состояния тел).

Поскольку скольжение пластины по наклонной плоскости является равномерным (по условию задачи) и осуществляется с постоянной скоростью (v = const), можно сделать вывод, что движущие силы равны силам сопротивления, т. е. состояние пластины является равновесным.

Если не принимать во внимание силу сопротивления воздуха, то движение пластины осуществляется под воздействием горизонтальной составляющей силы тяжести

Gг = Gsin и силы трения Fтр со стороны слоя жидкости между пластиной и наклонной плоскостью, следовательно, можно записать:

Gsin = Fтр (1)

Силу тяжести, действующую на пластину, можно определить, вычислив ее массу, зная габаритные размеры и плотность:

G = абсg = 0,580,450,128009,81 245,8 (Н),

где

g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения;

а, б и с – габаритные размеры пластины (в исходных данных к задаче);

– плотность материала пластины (в исходных данных к задаче).

Теперь, используя формулу (1), можно определить силу трения слоя жидкости:

Fтр = Gsin = 245,80,208 = 51,126 (Н),

где sin = sin12 = 0,208.

В соответствии с законом Ньютона для внутреннего трения жидкости:

Fтр = v S/ (2),

где

– динамическая вязкость жидкости; = v, кг/мс;

v – скорость движения жидкости на расстоянии от неподвижной плоскости (т. е. искомая скорость), м/с;

S = аб - площадь поверхности пластины, м2.

Из формулы (2) получаем:

v = (Fтр)/(S) = (Fтр)/(vab) =

= (51,1260,410-3)/(1810-68000,580,45) 5,44 м/с.

Ответ:

Пластина скользит по наклонной плоскости со скоростью v 5,44 м/с.

Задача 3

Центробежный насос, перекачивающий жидкость (вода) при температуре 20 С, развивает подачу Q = 1,2 л/с.

Определить допустимую высоту всасывания hв, если длина всасывающего трубопровода l = 12,0 м, диаметр d = 32 мм, эквивалентная шероховатость э = 0,060 мм, коэффициент сопротивления обратного клапана к = 6,0, а показание вакуумметра не превышало бы р1 = 78,2 кПа.

Решение:

Из уравнения Бернулли для двух сечений (в нашем случае - для уровня жидкости в приемном резервуаре и сечения на входе в насос) следует:

hв = (p0 - ра)/g –v2/2g - hf (1),

где hв - искомая высота всасывания (м);

hf - суммарные потери напора во всасывающем трубопроводе (м);

рa  - атмосферное давление, Па;

р0  - абсолютное давление на входе в насос, Па;

g – ускорение свободного падения; g = 9,81 м/с-2;

v  - скорость движения жидкости (воды) по трубе, м/с;

– плотность воды; принимаем для расчетов = 1000 кг/м3.

Разность давлений p0 - ра представляет собой показание вакуумметра на входе в насос p1, поэтому можно записать:

hв = p1/g –v2/2g - hf (2),

Потери напора во всасывающем трубопроводе складываются из потерь на трение hl при движении жидкости по трубе и потерь на местные сопротивления hм:

hf = hl + hм = il + v2/2g (3),

где i - потери напора на 1 м длины трубы;

l - длина трубопровода, м;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

v - скорость движения жидкости (воды) по трубопроводу, м/с.

Скорость движения жидкости по трубопроводу можно вычислить, зная сечение трубы S (м2) и объемную подачу насоса Q (м3/с):

v = Q/S = 4Q/d2 = 41,210-3/3,14(3210-3)2 = 1,493 м/с.

Режим движения жидкости (в нашем случае - воды) по трубопроводу можно прогнозировать с помощью числа Рейнольдса по формуле:

Re = vd/,

где – кинематическая вязкость воды (для воды в среднем = 1,00410-6 м2/с);

тогда Re = 1,4930,032/1,00410-6 = 47585, т. е. значительно больше критического (Reкр = 2000), поэтому режим движения жидкости (воды) в трубопроводе является турбулентным.

Поскольку скорость движения жидкости (воды) по трубе достаточно большая, а плотность воды при температуре 20 С - б = 1,0103 кг/м3, потери гидравлического напора на трение по длине трубы можно определить по «водопроводной» формуле, получаемой из формулы Шези:

hl = il = lQ2/э 2 = 12,0(1,210-3)2/0,0602 0,0048 м.

Местные сопротивления складываются из сопротивления обратного клапана к и сопротивления колена кол имеющего закругление с радиусом R = 2d (кол = 0,5 – справочная информация).

Тогда местные сопротивления в трубопроводе будут равны:

hм = v2/2g = (6,0+0,5)1,4932/(29,81) = 0,738 (м).

Суммарные потери напора: hf = hl + hм = 0,0048 + 0,738 = 0,743 (м).

Подставив полученные расчетные данные в формулу (2), получим искомую допустимую высоту всасывания hв:

hв = p1/g –v2/2g - hf = (78,2103)/(1,01039,81) –1,4932/(29,81) – 0,743

7,11 м.

Ответ:

Допустимая высота всасывания насоса - hв 7,11 м.

Похожие работы:

«908685-2385060Структура образовательной программы1. Целевой раздел программы1.1. Пояснительная записка....1.2. Планируемые результаты освоения программы....2. Содержательный раздел2.1. Описание образовательной деятельности в соответствии с направлениями развития ребенка..2.2. Описание вариативных форм, способов, методов, и с...»

«Приложение № 2 Состав общего имущества домаВ состав общего имущества дома включаются:Помещения в многоквартирном доме, не являющиеся частями квартир и предназначенные для обслужи...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Институт природных ресурсов Кафедра: бурения скважин Методические указания к практической работе №4 по курсу "Направленное бурение нефтяных и газ...»

«Техническая спецификация закупаемых Товаров № п/п Наименование Товара Характеристика 1 Рулетка измерительная, длина 5 м. Рулетка измерительная, длина 5 м. Класс точности: 2, вытяжной конец: зацеп. Материал ленты: углеродистая сталь. 2 Сверло 10*610 мм. для перфоратора Сверло 10*610 мм. для перф...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюсПРАВИТЕЛЬСТВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГАПОСТАНОВЛЕНИЕ от 17 июня 2014 г. N 487О ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОГРАММЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГАБЛАГОУСТРОЙСТВО И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ НА 2015-2020 ГОДЫ С...»

«Договор № г. Москва "_" _ 20_г. _, именуемое в дальнейшем Исполнитель, в лице, действующего на основании, с одной стороны, и Общество с ограниченной ответственностью "МультиКарта", именуемое в дальнейшем Заказчик, в лице Генерального директора Свири...»

«Примеры шаблонов общения с секретарем Основные цели Выйти на Лицо Принимающее решение Преодолеть первичные возражения Узнать необходимую информацию Выделиться на фоне остальных звонящих Техника "Стандарт" Добрый день, меня зовут., к...»

«28 апреля 2015 года День Министерства образования и науки Челябинской области Образовательный проект ТЕМП как один из механизмов обеспечения качества образования (доклад О.В. Выборновой, начальника Управления образования администрации Еткульского муниципального района) В Еткульском муниципальном район...»









 
2018 www.info.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - интернет документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.